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IoT기반 실시간 녹조 모니터링을 위한 이동형센서시스템 기술

전수책임자
최병철
참여자
류재홍, 박주덕, 이창원, 정훈, 최병철
기술이전수
1
이전연도
2021
협약과제
18VH1200, IoT기반 실시간 녹조 모니터링 시스템 개발, 최병철
19VR1700, IoT기반 실시간 녹조 모니터링 시스템 개발, 최병철
19VR1900, (매칭) IoT기반 실시간 녹조 모니터링 시스템 개발, 최병철
20VR1500, IoT기반 실시간 녹조 모니터링 시스템 개발, 최병철
IoT기반 실시간 녹조 모니터링을 위한 이동형센서시스템 기술은 무인수상이동체를 이용하여 이동 중 수질 센서로부터 녹조관련 다항목 수질 데이타를 수집하고 IoT네트워크를 통하여 실시간으로 IoT 게이트웨이로 전송하는 것이다.
본 기술이전의 목적은 강, 하천, 호수, 댐 등의 수상 또는 해상환경에서 무인수상이동체와 IoT무선네트워크를 활용하여 수질 정보 및 하천, 호수 등의 수심과 같은 측량 정보를 수집하여 이동 중에 정보를 즉시 제공하므로써 실시간 모니터링이 가능하게 하는 것이다.
특히 녹조에 대한 실시간 모니터링을 수행하므로써 녹조 정보에 대한 실시간 서비스와 녹조 발생의 예측을 위한 대량의 데이터를 제공하므로써 녹조 통합관리 시스템에 활용할 수 있다.
본 기술은 수상 및 해상에서 무인수상이동체를 활용한 다양한 실시간 데이터 수집 응용 분야 또는 양식장 관리, 어구 관리 등 수산 IoT 분야 응용에서도 활용 가능하도록 하는 것이다.

- 무인수상이동체에 다항목 수질 센서를 탑재하여 이동 중 수질 데이터를 계측하고 수집하므로써 조밀 간격으로 면단위의 데이터 수집이 가능함

- 조밀간격의 녹조 관련 수질 데이터를 제공하므로써 녹조 발생에 대한 예측을 보다 정일하게 할 수 있음.

- 녹조 예측의 정확도를 향상시킴으로써 녹조 발생에 대한 억제 및 제거 등으로 선제작 대응이 가능함.

- 기존에 수질 데이터 채취를 위하여 어선을 이용하여 관심 지점에 대하여 측정하는 것에 비하여 신속하고 효율적으로 데이터 수집이 가능하며 실시간으로 원격에서 데이터를 모니터링할 수 있음.

- 무인 수상이동체를 활용하여 강, 하천 등의 퇴적물 변화 상태 및 구조적인 변화를 상세하게 모니터링 할 수 있음.

- 수질에 대하여 조밀하고 광범위한 데이터 수집을 통하여 보다 안전한 수질 관리가 가능함.

- 해양환경에서 장거리 IoT 통신 기반의 무인쑤상이동체 응용 기술은 해양의 다양한 관측에 활용 가능함.

- 강, 호수 및 해양에서의 다양한 환경 오염 관측 및 실시간 모니터링에 활용 가능함.
본 기술은 무인수상이동체 및 IoT무선네트워크를 이용한 실시간 녹조 모니터링을 위한 이동형센서시스템에 적용되는 다양한 요소 기술 중에서 다음의 기능을 지원하는 것을 특징으로 한다.

- LoRa 규격의 소출력 장거리 무선 데이터 송수신 기능
- 다항목 수질센서 모듈과 연계한 다양한 수질 데이터(수온, 탁도, 전기전도도, pH, 클로로필a, 피코시아닌 등) 수집 기능
- 무인수상이동체의 수동 운항 제어 기능
- 무인수상 이동체의 자율운항 경로 설정 기능
- 무인수상이동체의 자율운항 제어 기능
- 이동체 운항 정보(위치, 이동 방향, 이동 속력 등) 수집 기능
- 무인수상이동체와 IoT게이트웨이간의 데이터 전송 프로토콜 기능
- 무인수상이동체의 하천, 호수 등 수상 이동시 수면파 롤링 강건형 안테나 기술
- 이동형센서시스템의 식별자 정보 제공
● 무인수상이동체와 IoT게이트웨이간의 데이터 전송 프로토콜 기능
● 다항목 수질센서 모듈과 연계한 다양한 수질 데이터(수온, 탁도, 전기전도도, pH, 클로로필a, 피코시아닌 등) 수집 기능
● 무인수상이동체의 수동 운항 제어 기능
● 무인수상 이동체의 자율운항 경로 설정 기능
● 무인수상이동체의 자율운항 제어 기능
● 이동체 운항 정보(위치, 이동 방향, 이동 속력 등) 수집 기능
● 무인수상이동체의 하천, 호수 등 수상 이동시 수면파 롤링 강건형 안테나 기술
● 이동형센서시스템의 식별자 정보 제공
● 이동형센서시스템 IoT단말 제어 및 운영 소프트웨어
- USV탑재용 IoT단말 저전력 장거리 통신 제어 소프트웨어
- USV탑재용 IoT단말 및 IoT게이트웨이간 네트워크 연동 소프트웨어
- 다항목 센서 모듈 인터페이스 및 데이터 수집 소프트웨어
- USV운항정보 수집 소프트웨어
● 사용자 및 시스템 요구사항 정의서
● 시험 절차서/시험 결과서
- 녹조 모니터링 이동형센서시스템 기술 시험 절차 및 결과 항목● 이동형센서시스템 IoT단말 설계서
- 저전력 장거리 IoT 통신 및 데이타 수집 설계
본 기술은 강, 호수, 하천 등 수상 환경에서 저전력 장거리 IoT통신 기술을 활용한 이동형 실시간 수질 모니터링 시스템, 특히 조밀간격으로 수질 데이터를 실시간으로 모니터링하고자하는 응용에 적합하다. 또한 해상 환경에서도 다양한 수질, 해양 센서들과 결합하여 측량, 환경 정보 수집 및 실시간 모니터링 응용에도 활용 가능하다.

● 기술/시장 경쟁력 확보
- LoRa 기반의 비면허 주파수 대역에 기반한 소출력 장거리 무선 통신 기술 선점 및 무인수상이동체와 연계한 다양한 응용 분야 적용으로 국내외 시장 경쟁력 강화
● IoT 단말 시스템 및 부품 관련 산업의 내수 창출, 수출 촉진

● USV 기반의 IoT통신 연동을 통한 실시간 모니터링 관련 다양한 서비스에 적용 가능
- 강, 호수, 하천 등 조밀간격 데이터 수집을 통한 실시간 데이터 분석이 가능한 녹조 모니터링 서비스에 적용
- 해상 및 수상에서의 수질 환경과 오염에 대한 측정과 실시간 모니터링을 통한 신속한 대응 서비스 가능
- 해상 및 육상에서 움직이는 사물 및 이동 시설물에 대한 트래킹이 요구되는 분야
- 해상 및 하천, 댐, 강, 호수 등의 수심 측정을 통한 지리정보 제공
- 해양 지질연구 및 해양 데이터 수집

● 야외 환경에서의 다양한 IoT 서비스를 위한 저전력 장거리 통신 기술로 활용
- 급속한 확산되고 있는 IoT 기반 센서네트워크 장거리 통신 핵심 요소 기술로 활용 가능